長飛何珍寶：高端多模光纖前景光明

　　ICCSZ訊（編輯：Debi）日前在“2013光纖通信發(fā)展報告會”上，長飛光纖光纜有限公司研發(fā)副總經(jīng)理何珍寶發(fā)表了題為《支撐下一代網(wǎng)絡發(fā)展的新型光纖技術》的演講，何總認為高端多模光纖前景光明。

　　大數(shù)據(jù)時代對下一代光纖傳輸網(wǎng)要求更高

　　隨著高清電視、TB級存儲設備、千萬像素數(shù)碼相機、大容量的智能手機以及便攜式多媒體播放器的大量涌現(xiàn)，給現(xiàn)有網(wǎng)絡帶來了海嘯般數(shù)據(jù)的沖擊，人們迎來了大數(shù)據(jù)時代。而突發(fā)大數(shù)據(jù)的傳輸需要更大的帶寬和更高的傳輸速率，對下一代光纖傳輸網(wǎng)絡提出了更高要求：更高的傳輸速率，更大的傳輸容量，更低的傳輸成本。

　　光纖通信傳輸系統(tǒng)已經(jīng)由20世紀70年代中期第一個商用通信系統(tǒng)45Mbps的傳輸速率發(fā)展到如今102.3Tbps的傳輸速率，花了40年時間，傳輸速率增長近220萬倍!年復合增長率超過40%。移動通信系統(tǒng)已經(jīng)由20世紀70年代末期的1G發(fā)展到現(xiàn)在的4G：傳輸速率由2.4kbit/s發(fā)展到100Mbps，35年傳輸速率增長4萬倍!年復合增長率達35%。以太網(wǎng)傳輸速率從90年代初10Mbps，發(fā)展到今天40Gbps，25年時間增長了4000倍!年復合增長率接近40%

　　此外，移動終端為移動網(wǎng)絡帶來持續(xù)高速增長數(shù)據(jù)流量，同時也給現(xiàn)有網(wǎng)絡帶來了數(shù)據(jù)海嘯的沖擊!據(jù)權威機構報告，從2010年到2015年，全球移動數(shù)據(jù)流量將從0.24EB/月增加到6.3EB/月，增加26倍，復合增長率達92%，年年翻番!“數(shù)字洪流”已經(jīng)來臨!

　　云計算也在快速發(fā)展。云計算應用將以政府、電信、教育、醫(yī)療、金融、石油石化和電力等行業(yè)為重點，在中國市場逐步被越來越多的企業(yè)和機構采用，市場規(guī)模急劇增長。賽迪顧問發(fā)布數(shù)據(jù)報告顯示，2011年中國云計算市場規(guī)模為288.23億元，同比增長72.3%;2013年將達到1174.12億元，2010年到2013年均復合增長率達91.5%。

　　數(shù)據(jù)中心市場也在快速增長。據(jù)中國行業(yè)咨詢網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，2010年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品銷售規(guī)模達到841.4 億元，比2009年同期增長18.2%，預計數(shù)據(jù)中心市場到2015年整體市場規(guī)模將達到1800 億元以上。

　　移動互聯(lián)網(wǎng)的建設同樣也在推動著光纖光纜市場的快速發(fā)展。據(jù)長飛公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2002年到2012年的十年中，中國光纖市場需求量增長了14倍，復合增長率達到30%，市場增長迅速。在這10年中，光纖需求出現(xiàn)大的增長，幾乎都與中國的移動網(wǎng)絡建設緊密相關!

　　2006年由于2G至2.5G網(wǎng)絡升級改造，導致中國市場光纖需求增長了117%!此后2007與2008年仍然保持著21%和40%的快速增長態(tài)勢。2009年，國家為刺激經(jīng)濟增長發(fā)放了3G牌照，三大運營商正式啟動3G建設!從而導致了光纖需求又一次快速增長，2009年比2008年增長了73%!2010到2012年仍然保持著6%、27%和20%的穩(wěn)定增長態(tài)勢。

　　光纖通信系統(tǒng)傳輸速率增速卻在放緩!光纖通信技術在持續(xù)發(fā)展，但瓶頸顯現(xiàn)：傳輸速率持續(xù)快速增長，增速放緩!最近十年，由于缺乏突破性新技術，傳輸速率的增長已經(jīng)降到了20%，已經(jīng)遠低于傳輸容量年增長速率(超過40%)。單根光纖傳輸容量已經(jīng)接近香農(nóng)極限，所以需要尋找光纖傳輸容量突破方向。

　　空分復用技術——無奈的選擇

　　由于新的光纖中繼放大器技術一直未能取得突破，目前僅僅能夠使用光纖的工作波長帶寬為95nm(1530nm~1625nm)，大約為可利用的光纖工作波長帶寬的四分之一強。按照此波長帶寬計算，單根光纖的傳輸容量的香農(nóng)極限大約為100Tbps，而我們的傳輸速率已經(jīng)接近香農(nóng)極限。

　　如果沒有找到新的技術，按照目前的趨勢，到2020年光纖網(wǎng)絡容量將出現(xiàn)飽和，互聯(lián)網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量將超過光纖網(wǎng)絡信息傳輸容量。匪夷所思，我們現(xiàn)代化城市中所苦惱的交通堵塞也會發(fā)生在信息高速通路上!我們怎樣擺脫這種危機?答案是無奈的，空分復用技術將可能是我們被迫的選擇!

　　回顧光纖傳輸技術的發(fā)展歷程，在每次傳輸技術發(fā)展出現(xiàn)瓶頸時，復用技術都能很好地幫助渡過難關。時分復用(TDM)技術大幅度地提高了單信道的傳輸速率;波分復用(WDM)大幅度地提高了光纖帶寬的利用率;極化復用(PDM)技術大幅度地提高了光纖色散冗余極限問題;空分復用技術實際上不是解決光纖問題，而是解決光纜尺寸大的問題，解決管道資源緊缺的問題，解決光纖通信系統(tǒng)成本高的問題。

　　空分復用技術有三種實現(xiàn)形式：少模光纖、多芯單模光纖、多芯少模光纖。少模光纖特點

　　在中短距離傳輸中模間色散對系統(tǒng)影響很小，而且插損影響小，在傳輸過程中不同模式的間耦合影響很小。由于少模光纖有效面積比單模光纖更大，因此對非線性抵制能力更好。而且少模光纖在制造上較容易實現(xiàn)，測試和應用技術較為成熟，但采用少模光纖實現(xiàn)的容量提供相比于G.652光纖并沒有驚人的提高。

　　空分復用技術實現(xiàn)形式之二——多芯光纖多芯光纖并非是一個新概念，早期在醫(yī)療和激光領域中光纖束 和光纖傳像束等屬于多芯光纖概念。多芯光纖在長距離傳輸中各個芯子之間的串擾對系統(tǒng)傳輸影響很小;每個光纖芯子的剖面設計可以兼容大有效面積和超低損耗性能;傳輸容量非常容易擴大，基于7芯光纖傳輸實驗顯示，傳輸容量可到幾百Tbps。多芯光纖的方案實現(xiàn)了單根光纖1Pbps的信號傳輸實驗，突破了香農(nóng)極限;多芯光纖在制造難度、測試難度、接續(xù)難度和施工難度上比少模光纖要大得多。

　　相比于多根單模光纖的傳輸，多芯光纖具有優(yōu)勢三大優(yōu)勢——光纜小型化、工簡單化、成本下降。

　　相比于多根單模光纖的傳輸，多芯光纖傳輸需要解決的問題連接問題：近年來出現(xiàn)的多芯光纖自動熔接方案表明多芯光纖的自動化熔接是可行的， 但是工程化還需要等待一段時間;器件兼容問題：多芯光纖系統(tǒng)存在EDFA和OADM等器件的兼容問題; 最近出現(xiàn)了直接采用多芯摻鉺光纖放大器的方案和基于多芯光纖的ROADM設備方案， 這些研究將進一步推動多芯光纖的工程化應用。光網(wǎng)絡的保護問題：在光傳輸網(wǎng)中，一般需要實現(xiàn)N：1的光纖自動倒換保護。采用多芯光纖結構，由于這些光纖是一通俱通，一斷俱斷，因此必須安排其它光纖作為自動倒換保護光纖，對系統(tǒng)建設帶來不利因素。

　　在帶寬需求不斷快速增長的驅動下，100Gbps開始走向規(guī)模商用，預計400Gbps或1Tbps等超100Gbps技術將于2016年后步入規(guī)模商用，但光纖非線性效應成為制約超100Gbps傳輸系統(tǒng)發(fā)展的最重要因素。光纖非線性效應不管是克爾效應還是受激散射效應都與光功率密度相關，超100Gbps系統(tǒng)要實現(xiàn)更大的系統(tǒng)容量通常采用更密集的光載波和高階碼光調制。

　　由于更密集的光載波意味著更大的非線性損傷，而且高階調制對非線性引入的噪聲更敏感，超100Gbps系統(tǒng)的非線性損傷對系統(tǒng)性能影響較100Gbps系統(tǒng)嚴重得多。

　　如為減小非線性損傷而降低每載波的光功率，那么對于同樣的光纖鏈路超100Gbps系統(tǒng)所能達到OSNR會更低，無電中繼傳輸距離被縮短，從而不能滿足系統(tǒng)應用要求。因此光纖的非線性是超100Gbps系統(tǒng)中不得不重點突破的技術難題。研究表明超100Gbps系統(tǒng)增大光纖的有效面積可以降低光纖的非線性效應。

　　高端多模光纖將成大勢所趨 前景光明

　　高端多模光纖 40/100G以太網(wǎng)將成為趨勢

　　高端多模光纖解決方案成本優(yōu)勢明顯

　　高端多模光纖OM3/OM4在高速網(wǎng)絡中的優(yōu)勢明顯

　　高端多模光纖技術優(yōu)勢也很明顯。高傳輸速率系統(tǒng)對光源提出更高的要求，廉價的LED光源已經(jīng)不能滿足高速多模傳輸系統(tǒng)要求;高速率多模傳輸系統(tǒng)的光源為激光(laser)光源。

　　高端多模光纖OM3/OM4等可以滿足10Gbps/40Gbps傳輸系統(tǒng)的要求;傳輸距離可超300m/150m。

　　高端多模光纖市場趨勢顯著

　　高端多模光纖市場占比快速擴大

　　隨著數(shù)據(jù)中心傳輸速率不斷增高和數(shù)據(jù)中心市場的快速增長，作為低成本方案的高端多模光纖傳輸系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心得到廣泛應用，高端多模光纖市場快速增長。

　　中國的4G牌照的發(fā)放，第五代移動通信5G的信息已經(jīng)撲面而來，歐洲電信已經(jīng)確定2020年將實現(xiàn)5G商用。接入速率高達1Gbps的5G基站將使用什么樣的光纖解決方案?低成本方案的高端多模光纖傳輸系統(tǒng)有可能充當主要角色，高端多模光纖前景可期。

　　多模光纖的光纜以緊套為主，而作為OM3/OM4的普通50μm光纖，其抗彎曲性能欠佳，因而抗彎曲的OM3/OM4光纖可提高光纜客戶和終端用戶的支付意愿(WTP)，前景更為看好。

　　多模光纖的帶寬不斷得到突破：采用PCVD工藝已經(jīng)在生產(chǎn)環(huán)境下實現(xiàn)了10000MHz.km以上的帶寬; 科研人員已經(jīng)成功在400多米的多模光纖上進行了40Gb/s的傳輸，將傳輸距離增加了1.5倍多;

　　伴隨著傳輸速率的日益提高，傳輸設備的電子瓶頸開始顯現(xiàn)，硅光子時代的逐步到來，高端多模光纖將在消費電子(AOC)等領域得到廣泛的應用，高端多模光纖將展開新的篇章。